Strumenti Utente

Strumenti Sito


potenza

Differenze

Queste sono le differenze tra la revisione selezionata e la versione attuale della pagina.

Link a questa pagina di confronto

Entrambe le parti precedenti la revisione Revisione precedente
Prossima revisione
Revisione precedente
potenza [2019/05/11 12:14]
admin [TRIAC e DIAC]
potenza [2021/04/30 16:31] (versione attuale)
admin [TRIAC e DIAC]
Linea 25: Linea 25:
 In entrambi i casi si ha una dissipazione di potenza sul componente calcolabile con: In entrambi i casi si ha una dissipazione di potenza sul componente calcolabile con:
   * `P_D=V_{CEsat}I_C`   * `P_D=V_{CEsat}I_C`
-  * `P_D=R_{on}I_{C}^2`+  * `P_D=R_{on}I_{D}^2`
  
 Questa potenza è contenuta, perché i valori di V<sub>CEsat</sub> e R<sub>on</sub> sono molto bassi (meno di un Volt e meno di un Ohm per transistor di potenza), ma non trascurabile e va dissipata sotto forma di calore ceduto all'ambiente (facilitata se si installa un dissipatore)((vedi [[https://leonardocanducci.org/wiki/tp4/dissipatori|appunti di quarta]])). Questa potenza è contenuta, perché i valori di V<sub>CEsat</sub> e R<sub>on</sub> sono molto bassi (meno di un Volt e meno di un Ohm per transistor di potenza), ma non trascurabile e va dissipata sotto forma di calore ceduto all'ambiente (facilitata se si installa un dissipatore)((vedi [[https://leonardocanducci.org/wiki/tp4/dissipatori|appunti di quarta]])).
Linea 33: Linea 33:
   * per per i MOSFET basta imporre una V<sub>GS</sub> maggiore di quella di soglia indicata nei datasheet (in genere 10 Volt, meno di 5V per i MOSFET logic-level) per avere piena conduzione   * per per i MOSFET basta imporre una V<sub>GS</sub> maggiore di quella di soglia indicata nei datasheet (in genere 10 Volt, meno di 5V per i MOSFET logic-level) per avere piena conduzione
  
-I MOSFET sono molto utilizzati per pilotare carichi di potenza perché:+[[https://leonardocanducci.org/wiki/ee4/fet#i_mosfet|MOSFET]] sono molto utilizzati per pilotare carichi di potenza perché:
   * sono facili da pilotare   * sono facili da pilotare
   * non assorbono corrente a riposo((in commutazione invece occorre caricare e scaricare il gate, a potenze elevate diventa problematico e può servire un driver per MOSFET))   * non assorbono corrente a riposo((in commutazione invece occorre caricare e scaricare il gate, a potenze elevate diventa problematico e può servire un driver per MOSFET))
Linea 45: Linea 45:
  
 Gli **IGBT** (//insulated gate bipolar transistor//) sono un particolare tipo di transistor che combina un MOSFET in ingresso e un BJT in uscita. Questa soluzione sta soppiantando le precedenti tecnologie nelle applicazioni in commutazione per potenze medio-alte (inverter, alimentatori) perché offre sia i vantaggi dei BJT (tensioni di lavoro elevate e bassa V<sub>CE</sub>) che quelli dei MOSFET (alta impedenza di ingresso e facilità di pilotaggio).  Gli **IGBT** (//insulated gate bipolar transistor//) sono un particolare tipo di transistor che combina un MOSFET in ingresso e un BJT in uscita. Questa soluzione sta soppiantando le precedenti tecnologie nelle applicazioni in commutazione per potenze medio-alte (inverter, alimentatori) perché offre sia i vantaggi dei BJT (tensioni di lavoro elevate e bassa V<sub>CE</sub>) che quelli dei MOSFET (alta impedenza di ingresso e facilità di pilotaggio). 
 +
 +Vedi anche:
 +  * [[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-6/igbts/|pagina di All About Circuits]] sugli IGBT e l'interessante confronto con BJT e MOS
 +  * [[https://www.vincenzov.net/tutorial/elettronica-di-potenza/IGBT.htm|questa]] e [[https://www.vincenzov.net/tutorial/elettronica-di-potenza/IGBT-reale.htm|questa]] pagina del sito di Vincenzo Villa sugli IGBT e il loro pilotaggio (vedere anche il [[https://www.vincenzov.net/datasheet/STGE200NB60S.pdf|datasheet]] dell'IGBT di cui si parla)
 ===== Tiristori ===== ===== Tiristori =====
  
Linea 79: Linea 83:
 {{::onde_scr.png|regolazione con SCR}} {{::onde_scr.png|regolazione con SCR}}
  
-L'impulso di gate, regolato e sincronizzato con la tensione di alimentazione con un apposito circuito di innesco, porta in conduzione l'SCR nella semionda positiva, parzializzando la tensione e regolando così la potenza al carico. Si chiama un:+L'impulso di gate, regolato e sincronizzato con la tensione di alimentazione con un apposito circuito di innesco, porta in conduzione l'SCR nella semionda positiva, parzializzando la tensione e regolando così la potenza al carico. Si chiama:
   * angolo di innesco, quello che corrisponde al ritardo dell'impulso di corrente   * angolo di innesco, quello che corrisponde al ritardo dell'impulso di corrente
   * angolo di conduzione, quello durante il quale l'SCR conduce   * angolo di conduzione, quello durante il quale l'SCR conduce
Linea 85: Linea 89:
 Regolando l'angolo di innesco si ritarda l'entrata in conduzione dell'SCR regolando la potenza.  Regolando l'angolo di innesco si ritarda l'entrata in conduzione dell'SCR regolando la potenza. 
  
-Un possibile circuito che realizza il controllo di fase è quello in figura (in fondo alla pagina una simulazione per Multisim).+Un possibile circuito((da [[https://www.electronics-tutorials.ws/power/thyristor-circuit.html|questo sito]])) che realizza il controllo di fase è quello in figura ({{ ::scr.zip |qui}} la simulazione per Multisim, {{ ::ritardo_innesco_scr.ods |qui}} il calcolo dell'angolo di innesco).
  
 {{::scr_vac.png|controllo di fase SCR}} {{::scr_vac.png|controllo di fase SCR}}
  
-Il ramo con la resistenza variabile e il condensatore permette di innescare l'SCR nel momento desiderato (aumentando la R la carica del condensatore rallenta e l'innesco avviene più tardi); il diodo fa sì che la tensione sul gate sia solo positiva.+Il ramo con la resistenza variabile e il condensatore permette di innescare l'SCR nel momento desiderato (aumentando la R la carica del condensatore rallenta e l'innesco avviene più tardi); il diodo fa sì che la tensione sul gate sia solo positiva. 
  
 Un circuito migliore è questo: Un circuito migliore è questo:
Linea 95: Linea 99:
 {{::scr_phase_control_littelfuse.png?500|controllo di fase con SCR e DIAC}} {{::scr_phase_control_littelfuse.png?500|controllo di fase con SCR e DIAC}}
  
-Naturalmente l'SCR non può condurre durante la semionda negativa quindi la potenza massima sarà al massimo la metà di quella disponibile. Per ovviare a questo problema è possibile usare due SCR in opposizione oppure un altro tipo di tiristore, il TRIAC.+Naturalmente l'SCR non può condurre durante la semionda negativa quindi la potenza massima sarà al massimo la metà di quella disponibile. Per ovviare a questo problema è possibile usare due SCR in opposizione oppure un altro tipo di tiristore, il TRIAC (o un raddrizzatore a ponte tra alimentazione e circuito).
 ==== TRIAC e DIAC ==== ==== TRIAC e DIAC ====
  
-Gli SCR, essendo diodi controllati, sono sostanzialmente dispositivi unidirezionali. I TRIAC son dispositivi con caratteristiche simili ma bidirezionali. Si comportano come due SCR in antiparallelo con un unico terminale di gate. La caratteristica di un TRIAC è simile a quella di un SCR ma si differenzia perché:+Gli SCR, essendo diodi controllati, sono sostanzialmente dispositivi unidirezionali. I TRIAC((TRIode for Alternating Current)) son dispositivi con caratteristiche simili ma bidirezionali. Si comportano come due SCR in antiparallelo con un unico terminale di gate. La caratteristica di un TRIAC è simile a quella di un SCR ma si differenzia perché:
   * può condurre sia nel primo che nel terzo quadrante   * può condurre sia nel primo che nel terzo quadrante
   * il verso della corrente di gate non è importante e il TIRAC entra in conduzione sia con corrente entrante che con corrente uscente   * il verso della corrente di gate non è importante e il TIRAC entra in conduzione sia con corrente entrante che con corrente uscente
Linea 108: Linea 112:
 {{::triac.png|TRIAC}} {{::triac.png|TRIAC}}
  
-Come si vede non c'è un catodo ma due anodi, chiamati A<sub>1</sub> e A<sub>2</sub> (ma anche T<sub>1</sub> e T<sub>2</sub> o MT<sub>1</sub> e MT<sub>2</sub>), e un terminale di gate G. E' importante osservare che i TRIAC hanno comunque un verso; MT1 e MT2 non sono interscambiabili e la corrente del gate deve provenire dal lato di MT2.+Come si vede non c'è un catodo ma due anodi, chiamati A<sub>1</sub> e A<sub>2</sub> (ma anche T<sub>1</sub> e T<sub>2</sub> o MT<sub>1</sub> e MT<sub>2</sub>((terminal o main terminal))), e un terminale di gate G. E' importante osservare che i TRIAC hanno comunque un verso; MT1 e MT2 non sono interscambiabili e la corrente del gate deve provenire dal lato di MT2 (il gate deve essere a un potenziale positivo rispetto a MT1).
  
-I DIAC sono componenti bidirezionali come i TRIAC ma privi del terminale di gate. Senza una corrente di inessco entrano in conduzione solo superando la tensione di breakover, che ha un valore tipico intorno ai 30 Volt. Il simbolo di un DIAC è questo:+I DIAC sono componenti bidirezionali come i TRIAC ma privi del terminale di gate. Senza una corrente di inesco entrano in conduzione solo superando la tensione di breakover, che ha un valore tipico intorno ai 30 Volt. Il simbolo di un DIAC è questo:
  
 {{::diac.png|DIAC}} {{::diac.png|DIAC}}
Linea 129: Linea 133:
   * una resistenza posta tra DIAC e gate del TRIAC migliora le prestazioni (limita la corrente e prolunga l'impulso di corrente per avere un innesco certo)   * una resistenza posta tra DIAC e gate del TRIAC migliora le prestazioni (limita la corrente e prolunga l'impulso di corrente per avere un innesco certo)
  
 +Qui un video di un circuito dimmer con TRIAC e controllo di fase.
  
 +{{vimeo>400524751}}
  
 +Nel video il circuito è alimentato con tensione elevata ricavata da quella di rete e regolata con un variac, cioè un  autotrasformatore con rapporto spire regolabile. Negli autotrasformatori manca però l'isolamento quindi per usare l'oscilloscopio serve un trasformatore d'isolamento a monte del variac che renda flottante la tensione di alimentazione. L'oscilloscopio usa due canali per tracciare il segnale a monte del carico (tensione di rete in giallo) e a valle e sonde con attenuazione 10x. Con il menu 'MATH' facendo la differenza tra i due segnali si traccia la tensione al carico (rossa). 
 +
 +NB il riferimento dei due canali dell'oscilloscopio è collegato al meno dell'alimentazione ma questo si può fare solo se c'è di mezzo un vero trasformatore. Con un autotrasformatore infatti il meno dell'alimentazione è collegato al neutro e può avere un potenziale diverso rispetto a quello della massa dell'oscilloscopio, direttamente collegata alla baionetta e al riferimento delle sonde, che è collegato a terra. Se questo succede si ha un corto tra due punti a potenziale diverso e interviene il differenziale.
  
 /* circuiti molto semplici da [[https://www.electronics-tutorials.ws/power/thyristor-circuit.html|questo sito]] /* circuiti molto semplici da [[https://www.electronics-tutorials.ws/power/thyristor-circuit.html|questo sito]]
Linea 136: Linea 145:
 */ */
  
-Extra+==== Extra ====
  
 +Più interessanti:
 +  * {{ ::simulazione-tiristori.zip |simulazioni Multisim}} con controllo di fase per SCR e TRIAC
 +  * {{ ::controllo_di_fase_breadboard.zip |altra simulazione con conrollo di fase}}, circuito più complicato che riduce l'isteresi((NB per qualche motivo la simulazione funziona male ma al banco va bene))
 +  * {{ ::powerthyristorapplicationnotes.pdf |Application note sui tiristori}} (in particolare da pag. 13, pag. 14 su come bastino angoli di conduzione tra 30° e 150° ma anche il glossario)
 +  * [[http://www.learnabout-electronics.org/Semiconductors/thyristors_60.php|Modulo sui tiristori di Learn About Electronics]]  (in particolare il modulo 6.4 sul controllo di fase e il problema dell'isteresi)
  
-  * {{ ::simulazione-tiristori.zip |simulazioni Multisim}} con regolazione di fase per SCR e TRIAC +Ma anche:
-  * {{ ::powerthyristorapplicationnotes.pdf |Application note sui tiristori}} (in particolare da pag. 13, pag. 14 su come bastino angoli di conduzione tra 30° e 150°)+
   * {{ ::en.cd00266635.pdf |Application note della ST}} (pag. 10)   * {{ ::en.cd00266635.pdf |Application note della ST}} (pag. 10)
   * [[http://class.ece.iastate.edu/ee330/miscHandouts/AN_GOLDEN_RULES.pdf|golden rules]]   * [[http://class.ece.iastate.edu/ee330/miscHandouts/AN_GOLDEN_RULES.pdf|golden rules]]
-  * [[http://www.learnabout-electronics.org/Semiconductors/thyristors_60.php|Modulo sui tiristori di Learn About Electronics]] +  * [[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/#chpt-7|capitolo sui tiristori di All About Circuits]]
-  * [[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/#chpt-7|modulo sui tiristori di All About Circuits]] (in particolare il modulo 6.4)+
  
 ===== Riferimenti ===== ===== Riferimenti =====
  
-  * sezione 18A del testo di elettronica di quarta (pilotaggio on-off di BJT e MOSFET, BJT darlington, controllo lineare e PWM +  * sezione 18A del testo di elettronica di quarta (pilotaggio on-off di BJT e MOSFET, BJT darlington, controllo lineare e PWM) 
-  * sezione 18C del testo di elettronica di quarta (SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco, simulazioni)+  * sezione 18C del testo di elettronica di quarta (SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco, simulazione 245NT18C.ms11)
   * unità 4 del modulo 7 del testo di TPA di quarta (regolazione con diodi e SCR in alternata, regolazione PWM in continua, transistor come interruttori, SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco)   * unità 4 del modulo 7 del testo di TPA di quarta (regolazione con diodi e SCR in alternata, regolazione PWM in continua, transistor come interruttori, SCR, TRIAC, DIAC e circuiti di innesco)
  
potenza.1557569696.txt.gz · Ultima modifica: 2020/07/03 17:58 (modifica esterna)